Fairchild 9440 MICROFLAME , также известный как F9440 и μFLAME , был 16-битным микропроцессором , представленным Fairchild Semiconductor в 1977 году. 9440 реализовал набор инструкций Data General Nova 2 в однокристальном 40-контактном DIP . Название «MICROFLAME» было частью более широкого брендинга под названием «FIRE», который был системой разработки программного обеспечения.
Обновленная версия, 9445, была анонсирована в 1978 году, но не вышла на рынок до конца 1981 года. К этому времени 16-битные проекты были превзойдены 32-битными проектами и гибридами, такими как Motorola 68000 , и Fairchild начали обращать внимание на свой собственный 32-битный проект Fairchild Clipper . Базовое ядро 9445 также использовалось для реализации 9450, который использовал новый микрокод для реализации набора инструкций MIL-STD-1750A .
9440 и 9445 были предметом постоянных судебных исков от Data General (DG), которые затягивали обе компании. DG наконец урегулировала все текущие судебные разбирательства в сентябре 1986 года, выплатив Fairchild более 52 миллионов долларов. Fairchild покупалась и продавалась несколько раз в течение этого периода, в конечном итоге оказавшись в National Semiconductor в 1987 году. National прекратила производство 9445, оставив нескольких пользователей в беде. Окончательная версия, IDC9445, была представлена, чтобы удовлетворить эту потребность.
Data General Nova была представлена в 1969 году, реализованная с использованием отдельных интегральных схем (ИС), смонтированных на печатной плате размером 15x15 дюймов . Чтобы снизить сложность конструкции, а значит, размер платы и стоимость, арифметико-логическое устройство (АЛУ) было всего 4 бита в ширину и реализовано с использованием одной ИС 74181. Это означало, что требовалось четыре машинных цикла для завершения 16-битной инструкции, но это также позволяло системе быть намного менее дорогой, чем конкурирующие мини-компьютеры от Digital Equipment Corporation (DEC) или Hewlett-Packard . NOVA была очень успешной, выдвинув DG на второе место после DEC на рынке мини-компьютеров в 1970-х годах. [1]
В 1970 году DG представила SuperNOVA, которая имела полный 16-битный ALU, использующий четыре 74181 в бит-слайсовой манере, и, таким образом, работала примерно в четыре раза быстрее оригинальной NOVA. Это было дополнительно усилено другими изменениями, включая более быструю основную память и дополнительную полупроводниковую память , что сделало SuperNOVA самым быстрым мини на некоторое время. Это также означало, что существовало два различных дизайна центральных процессоров, реализующих одну и ту же базовую архитектуру набора команд (ISA). По мере продолжения разработки обоих дизайнов они были модифицированы, чтобы более быструю версию можно было вставить в существующие машины, изначально работавшие на более низкоскоростном оборудовании. Это привело к появлению серий NOVA 2, 3 и 4.
Улучшение процессов изготовления полупроводников , особенно в 1970-х годах, оказало все большее давление на отдельные конструкции ЦП, такие как NOVA. Первоначально только 4-битные, а затем 8-битные ЦП можно было легко изготовить на одном кристалле, но к середине 1970-х годов появились 16-битные конструкции. В 1973 году National Semiconductor представила IMP-16 , который реализовал систему, подобную NOVA, в наборе всего из пяти ИС. В следующем году их PACE сократил это до одной ИС. Несколько похожих конструкций появились в этот период, включая Texas Instruments TMS 9900 , который реализовал их мини-компьютер TI-990 , и Intersil 6100 , однокристальную версию PDP -8 .
DG нужно было отреагировать на эти системы, и они начали разработку microNOVA mN601, однокристальной конструкции, которая реализовала набор инструкций NOVA 3. [1] Он также добавил аппаратное умножение и деление с одинарной точностью, ранее являвшееся дополнительным дополнением для систем NOVA. Он был анонсирован в начале 1976 года и продавался любому, кто хотел его — их можно было купить как отдельный чип, как плату ЦП с поддерживающими чипами или как полностью упакованную машину NOVA. Отдельные чипы продавались по $225 или $95 партиями по 100 штук. [2] Позже, однако, DG прекратила прямые продажи 601 в пользу продажи полных систем. [1]
mN601 был реализован с использованием технологии NMOS и, таким образом, требовал четырех отдельных входных напряжений от источника питания. [1] У него также не было внутренних часов, и для его управления требовалось, чтобы система обеспечивала двухфазный тактовый сигнал. Он работал на довольно низких скоростях, обычно используя тактовую частоту 240 нс (~4,2 МГц), завершая инструкции за 2,4–10 мкс. [3] Это, наряду с ограничениями по производительности шины, означало, что система работала примерно вдвое медленнее, чем оригинальный Nova. [3]
На протяжении всей эволюции линейки Nova, системы были построены в основном с использованием дискретных ИС от Fairchild Semiconductor , лидера в разработке ИС в 1960-х годах. Эти отношения закончились с microNOVA, которая была изготовлена на новом заводе DG в Саннивейле, Калифорния . [2]
По причинам, которые не найдены в исторических записях, Fairchild решила создать собственную однокристальную реализацию проекта NOVA без одобрения Data General. Суды уже постановили, что набор инструкций ЦП не является объектом авторского права, и это было проверено несколько раз компаниями, которые внедряли совместимые с мэйнфреймами IBM системы, используя различные внутренние реализации. DG также ничего не сделала для внедрения IMP-16 и PACE, оба из которых похожи на проекты DG. [4]
У Fairchild были веские основания полагать, что новая реализация Nova будет юридически приемлемой. К их удивлению, DG подала в суд в 1977 году, не за нарушение дизайна, а заявив, что Fairchild склоняет клиентов DG к нарушению их лицензионных соглашений. В них говорилось, что программное обеспечение DG может работать только на оборудовании DG. В следующем году Fairchild подала встречный иск, заявив, что лицензирование DG нарушает антиконкурентные законы. [3]
9440 был намного дороже, чем mN601; первый продавался по $395 партиями по 100 штук, включая пакет программного обеспечения, [5] тогда как последний стоил $95 за то же количество. Сочетание более высоких цен и судебного иска привело к тому, что 9440 медленно продавался, и его не взял в качестве второго источника ни один из обычных партнеров Fairchild. [4]
Обновленная версия, 9445, была анонсирована в 1978 году. Используя новый 2-микронный процесс, 9445 реализовал набор инструкций NOVA 3 в микрокоде , добавил встроенное аппаратное умножение и деление, а также добавил адресацию до 128 килослов. В отличие от 9440, который работал примерно с той же скоростью, что и оригинальный NOVA, 9445 был довольно быстрым; Fairchild утверждал, что он будет работать в десять раз быстрее, чем настоящий NOVA 3. [4]
Производственные проблемы значительно задержали выход на рынок. Это был один из самых больших биполярных ЦП, предпринятых на тот момент. 9445 наконец начал поставляться в конце 1981 года с частотой 16 МГц, а позже был улучшен до 20 и 24 МГц. К этому времени на рынке появились первые 32-битные микропроцессоры, и все машины на базе Nova устарели. [4]
DG снова подала в суд, и в конечном итоге было одиннадцать судебных исков. Schlumberger , изначально нефтесервисная компания, но желавшая расширить свою деятельность, купила Fairchild в 1979 году. Это означало, что Fairchild была хорошо капитализирована, и они продолжили бороться с исками. В 1986 году, когда рынок мини-компьютеров начал рушиться, поскольку новые модели IBM PC начали захватывать их рынок, DG решила пойти на мировое соглашение. В сентябре 1986 года DG согласилась выплатить Fairchild 52,5 миллиона долларов. К этому времени линейка NOVA больше не производилась, а интерес к 9445 давно угас. [4]
Schlumberger решила выйти из бизнеса, и в 1987 году они продали Fairchild компании National Semiconductor , которая немедленно прекратила производство этой линии. [4]
Strobe Data, которая производила платы расширения на базе 9445 для ПК, заключила контракт с IC Designs на продолжение производства того, что стало ICD9445. Эта версия была изготовлена в форме 1,25 мкм КМОП и начала поставки в 1990 году. Эта версия работала примерно в два раза быстрее, чем 9445, что сделало ее самой быстрой Nova из когда-либо созданных. [4]
В отличие от NMOS mN601, конструкция Fairchild 9440 была изготовлена с использованием фирменного 3-микронного биполярного транзисторного процесса Isoplanar Integrated Injection Logic Fairchild , I 3 L. Это была система транзисторно-транзисторной логики (TTL), поэтому полученный чип требовал только одного источника питания +5 В вместо четырехуровневого источника питания mN601. Процесс также позволял ему работать быстрее, до 12 МГц; в то время как mN601 работал примерно в два раза медленнее оригинальной Nova, 9440 работал примерно со скоростью Nova 1200. Они также интегрировали тактовый генератор и осциллятор, устраняя необходимость в дополнительной внешней поддержке тактовой частоты, хотя он мог считывать внешние тактовые частоты, если таковые были предоставлены. Он поставлялся в том же 40-контактном DIP- корпусе , что и mN601. [6]
Внутренне система отличалась от NOVA 2; как было сказано в техническом описании, «Хотя структурно система 9440 отличается от ЦП линейки мини-компьютеров Data General NOVA, она обеспечивает сопоставимую производительность и выполняет тот же набор инструкций». [7] Это стало возможным, поскольку набор инструкций был реализован в микрокоде , [8] что позволяло ЦП (теоретически) иметь любую конструкцию.
μFLAME немного отличался от mN601 по модели программирования, так как его набор инструкций был основан на NOVA 2, а не на NOVA 3, и, таким образом, не имел аппаратного стека , который был представлен в 3. Он также не имел аппаратного умножения и деления mN601, хотя это могло быть добавлено с помощью дополнительного специального функционального блока 9443. Блок управления памятью (MCU) 9441 и блок управления вводом-выводом 9442 завершали полную систему. Не имея отношения конкретно к 9440, Fairchild также продавала подходящие микросхемы динамической оперативной памяти (DRAM), 4 кБ 93481 и 16 кБ 93483. [9]
Между mN601 и 9440 есть еще два важных отличия. В то время как 9440 включал сигналы прямого доступа к памяти (DMA) для указания начала и конца процесса DMA, при их получении он просто приостанавливался и освобождал системную шину. Фактически перемещение данных в память было делом внешнего оборудования. [3] Напротив, NOVA выполняла необязательное прерывание, которое позволяло самому процессору перемещать данные, переходя через адрес в ячейке памяти 0001. [10] Кроме того, mN601 имел внутреннюю систему обновления DRAM , которая выполняла обновление каждые 20 000 внутренних циклов. 9440 не имел этого внутренне, и это было оставлено 9441. [11]
Fairchild также предложила набор инструментов для разработки системы — пакет FIRE. [6]
9445, больше не называемый MICROFLAME, был крупным шагом вперед по сравнению с 9440. Одним из существенных изменений стал переход от 3-микронных к 2-микронным размерам элементов, что позволило разместить на чипе больше вентилей без снижения выхода годных изделий и увеличить рабочую скорость до 24 МГц, что вдвое больше, чем у 9440. [12]
9445 полностью реализовал набор инструкций NOVA3, добавив регистры SP (указатель стека) и FP (указатель кадра) для поддержки аппаратного стека. 9445 также поддерживал новую систему памяти с переключением банков NOVA3, которая расширила адресное пространство с 32 килослов до 128. Это изменение также потребовало добавления трех новых режимов адресации NOVA3, в общей сложности одиннадцати. Он добавил аппаратное 16-битное умножение и деление, которое было исключено из 9440, устранив необходимость в 9443. Кроме того, он добавил набор новых кодов операций для помощи с плавающей точкой , которые могли работать с 8-, 16- или 32-битными данными. [12] АЛУ было расширено с 4-битной до полной 16-битной реализации, что значительно повысило общую производительность. [13]
Fairchild использовала ту же базовую конструкцию процессора 9445, с другим микрокодом, для производства 9450. Это обеспечило набор инструкций MIL-STD-1750A вместо набора инструкций Nova. Он появился на рынке в 1985 году, предлагая встроенный математический процессор, дополнительный внешний чип в большинстве других реализаций 1750A. [4]